Phát hiện cặp hố đen sắp va chạm, có thể tạo vụ nổ sóng hấp dẫn cực mạnh

Các nhà thiên văn học vừa công bố bằng chứng thuyết phục về một cặp hố đen siêu khối lượng đang quay quanh nhau ở trung tâm một thiên hà xa xôi, dự kiến sẽ va chạm trong khoảng 100 năm tới và tạo ra vụ nổ sóng hấp dẫn cực mạnh có khả năng làm rung chuyển cả không thời gian.

Nghiên cứu đã được chấp nhận đăng trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tập trung vào thiên hà Markarian 501 cách Trái đất khoảng 500 triệu năm ánh sáng. Phần lõi của thiên hà này hoạt động mạnh đến mức được xếp vào nhóm "blazar" - những thiên thể phát ra các tia bức xạ năng lượng cao hướng về phía Trái đất.

Theo nhóm nghiên cứu, tại trung tâm Markarian 501 tồn tại hai hố đen, mỗi hố có khối lượng tương đương khoảng 1 tỉ lần Mặt trời, đang quay quanh nhau với chu kỳ 121 ngày. Trưởng nhóm Silke Britzen (Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck, Đức) cho rằng nếu va chạm xảy ra, đây sẽ là "một tín hiệu sóng hấp dẫn thực sự tuyệt vời".

Trong quá trình các thiên hà hợp nhất, những hố đen trung tâm không va chạm ngay mà dần xoắn ốc tiến lại gần nhau. Để truy tìm dấu hiệu của giai đoạn này, nhóm nghiên cứu đã phân tích dữ liệu kéo dài 23 năm thu thập từ Mạng lưới Giao thoa đường cơ sở rất dài (VLBA) của Mỹ.

Ban đầu họ ghi nhận một chùm tia bức xạ năng lượng cao hướng về phía Trái đất mà không thấy sự dịch chuyển đáng kể. Tuy nhiên, khi quan sát ở tần số cao hơn - giúp nhìn sâu hơn vào khu vực gần hố đen - nhóm phát hiện thêm một chùm tia thứ hai hướng ra xa Trái đất.

Theo bà Britzen, việc xuất hiện hai chùm tia ở các hướng khác nhau là điều "không được mong đợi". Kết hợp với hiện tượng độ sáng biến thiên theo chu kỳ 121 ngày, đây được xem là dấu hiệu quan trọng cho thấy sự tồn tại của một hệ hố đen kép.

Dù vậy, các chuyên gia độc lập vẫn tỏ ra thận trọng. Nhà vật lý thiên văn tại Đại học Columbia, Zoltán Haiman, nhận định dữ liệu "rất phức tạp" và hiện mới chỉ dừng ở mức một ứng cử viên.

Cùng quan điểm, nhà khoa học Daniel D'Orazio từ Viện Khoa học Kính viễn vọng không gian (Mỹ) cho rằng việc phát hiện một hệ hố đen kép ở giai đoạn gần hợp nhất như vậy là điều hiếm gặp. Nếu được xác nhận, điều này có thể cho thấy vũ trụ tồn tại nhiều hệ tương tự hơn so với dự đoán.

Giới khoa học kỳ vọng sẽ sớm kiểm chứng được phát hiện này. Nếu hai hố đen thực sự đang tiến tới va chạm, chu kỳ quỹ đạo của chúng sẽ rút ngắn và có thể được đo đạc ngay trong thập kỷ tới.

Ngoài ra, hệ thống này cũng có thể đang phát ra sóng hấp dẫn - những gợn sóng trong cấu trúc không - thời gian - mà con người có thể phát hiện thông qua việc theo dõi tín hiệu từ các sao xung quay nhanh trong vũ trụ.